Chemia - Informator CKE, Poziom rozszerzony (Formuła 2023) - Zadanie 28.
Roztwory zawierające porównywalne liczby drobin kwasu Brønsteda i sprzężonej z nim zasady nazywane są roztworami buforowymi. Przykładem buforu może być mieszanina roztworu octanu sodu i roztworu kwasu octowego. W takim roztworze ustala się równowaga chemiczna:
HA + H2O ⇄ H3O+ + A–
opisywana przez stałą dysocjacji kwasu HA.
Ponieważ
Ka = [CH3COO–][H3O+][CH3COOH],
to pH buforu octanowego można z pewnym przybliżeniem obliczyć ze wzoru:
pH = –logKa + log[CH3COO–][CH3COOH]
Wartość pH buforu prawie nie zależy od jego stężenia i nieznacznie się zmienia podczas dodawania niewielkich ilości mocnych kwasów lub mocnych zasad.
28.1. (0–1)
Zaznacz wzory dwóch związków chemicznych, których roztwory po zmieszaniu w odpowiednim stosunku pozwolą uzyskać roztwór buforowy.
28.2. (0–2)
Zmieszano 100 cm3 roztworu octanu sodu o stężeniu 0,875 mol∙dm−3 i 400 cm3 roztworu kwasu octowego o stężeniu 0,125 mol∙dm−3. Uzyskano 500 cm3 roztworu w temperaturze 298 K.
Oblicz pH uzyskanego roztworu buforowego.
Rozwiązanie
28.1. (0–1)
Zasady oceniania
1 pkt – zaznaczenie dwóch poprawnych wzorów.
0 pkt – odpowiedź niespełniająca powyższego kryterium albo brak odpowiedzi.
Rozwiązanie
28.2. (0–2)
Zasady oceniania
2 pkt – zastosowanie poprawnej metody, poprawne wykonanie obliczeń i podanie wyniku.
1 pkt – zastosowanie poprawnej metody, ale popełnienie błędów rachunkowych
prowadzących do błędnego wyniku liczbowego.
0 pkt – zastosowanie błędnej metody albo brak rozwiązania.
Rozwiązanie
Liczba moli octanu sodu: 0,1 ∙ 0,875 = 0,0875 mol (CH3COO–)
Liczba moli kwasu octowego: 0,4 ∙ 0,125 = 0,0500 mol (CH3COOH)
Stosunek stężeń molowych w roztworze równa się stosunkowi liczby moli, zatem:
pH = −log(1,8⋅10–5) + lognCH3COO–nCH3COOH = 5
